La computación óptica utiliza fotones de luz en lugar de electrones para transmitir y procesar información. Debido a las grandes diferencias entre las propiedades del electrón y del fotón, la tecnología necesaria para aplicar la óptica en la computación requiere mucho tiempo y esfuerzo. Cada dispositivo electrónico, que utiliza pistas de cobre para transportar información, debe ser reinventado para hacer la misma función, pero usando canales capaces de transportar señales de luz. Esto resulta ser una tarea bastante complicada.
La tecnología de computadores ópticos todavía está en los primeros tiempos. Aún se habla de plazos muy largos hasta ver la aplicación comercial de híbridos óptico/electrónicos, y mucho más si se habla de dispositivos puramente ópticos. Eso respecto al procesamiento óptico de datos. Pero en lo que respecta a la transmisión de datos, actualmente es de uso común la transmisión de datos por cables de fibra óptica, sobre todo en grandes cantidades y a grandes distancias. El uso de esta tecnología, sin embargo, se limita a tramos concretos, o a redes enteras en ocasiones, donde es rentable transformar la información electrónica en óptica, y luego generar la señal con la potencia necesaria para ser enviada.
Esto es posible gracias a unos dispositivos mucho más aparatosos en comparación con los electrónicos, que tras décadas de evolución pueden hacer tareas muy complejas en chips minúsculos. Además, la señal óptica, pese a ser mucho más rápida que la electrónica, necesita más energía para hacer el mismo trabajo.
Cuello de botella
Viendo los problemas que se encuentra la tecnología de computación óptica, uno podría pensar que tardaremos bastante en disponer de dispositivos cuyos componentes funcionen internamente a la velocidad de la luz. Esto sería una gran revolución en lo que respecta a la velocidad perceptible de nuestros ordenadores. El culpable de que que vaya a ser un cambio tan brusco es el llamado cuello de botella que supone hoy en día la comunicación entre los diferentes chips componentes de nuestros PC.
El problema es que aunque los procesadores y los discos duros, por ejemplo, sean muy rápidos, la información debe transmitirse entre ellos a través de canales electrónicos cuya velocidad es notablemente menor. El resultado es que tanto el procesador como el disco duro deben esperar hasta que la información es transmitida, perdiendo eficiencia en el proceso. El usuario sabe que el nuevo procesador es el doble de rápido, y que su disco también lo es, pero percibe que la mejora no es tan evidente.
Solución óptica
Si los canales fueran ópticos, el cuello de botella desaparecería, porque el canal de transmisión de datos sería más rápido que los componentes electrónicos. Entonces veríamos trabajar a los diferentes componentes electrónicos a pleno rendimiento, lo que también sería una pequeña revolución. Esta es la idea de los dispositivos híbridos ópticos/electrónicos.
Sin embargo, si todo el sistema fuera puramente óptico, tanto los chips como los buses de comunicación trabajarían a la velocidad de la luz. Eso supondría un cambio radical en la percepción del usuario, puesto que la cantidad de datos que se podría procesar en el mismo tiempo es varios órdenes de magnitud mayor. Las tareas usuales que en un sistema actual pueden llevar algunos segundos, como iniciar un programa que requiera bastante memoria, o iniciar el sistema, se ejecutarían de manera prácticamente instantánea.
Plasmónica, luz a través de metal
Ahora parece que viviremos esa revolución antes de lo que creíamos gracias a la tecnología plasmónica. Esta tecnología se basa en el uso de plasmones.
Los electrones se mueven más o menos libremente por la superficie de los metales, por eso son tan buenos conductores. Como tienen tanta libertad, se producen oscilaciones de estos electrones cuando hay algún tipo de influencia externa, como un campo eléctrico cercano, o incluso la luz de ciertas longitudes de onda. Los plasmones son una cuantización de esas oscilaciones de la densidad de electrones libres en un metal.
Más concretamente, la tecnología usa lo que se llaman plasmones de superficie, que son los que están en la superficie de contacto entre un metal y un material no conductor, para conseguir controlar el fenómeno llamado ‘Transmisión óptica extraordinaria’ (Extraordinary optical transmission). La transmisión óptica extraordinaria (TOE) es una interacción entre la luz y la superficie del metal. Cuando se produce con los parámetros adecuados, los plasmones de superficie entran en resonancia y permiten que la luz que incide en el metal sea transmitida por su superficie.
La fibra óptica permite transmitir luz a través de finos tubos huecos con paredes reflectantes que impiden que la luz escape. La plasmónica permite transmitir luz a través de cables de metal.
En el mercado en 5 o 10 años
Pues bien. Un equipo de investigadores europeos ha probado esta tecnología basándose en lo que en la web del proyecto llaman componentes nanoplasmónicos basados en polímeros.
Con esta tecnología, y usando básicamente los mismos procesos industriales de impresión de pistas metálicas sobre placas de silicio, se pueden fabricar dispositivos tan compactos como los electrónicos, incluso microchips, pero que utilicen las pistas metálicas para transmitir luz en lugar de electricidad. La aplicación de esta tecnología es económicamente viable, y abre las puertas a una nueva era en el hardware de computación y de transmisión de datos.
Ya se han establecido contactos con representantes de varias firmas importantes de la industria del sector, como son NEC y Panasonic entre otros, y los creadores esperan ver chips que usen esta tecnología en el mercado en un período de entre 5 y 10 años.
El proyecto está financiado por la Unión Europea, y en él colaboran el Instituto de Ciencias Fotónicas de la Universitat Politècnica de Catalunya , además de varias instituciones francesas, alemanas y danesas. Ha tenido un coste final de unos 2 millones de euros y una duración de tres años.